Частные вопросы курса физики. Александров В.Н - 190 стр.

                        § 2 Атомная физика
               Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома.
                     Теория атома водорода по Бору

    Введение квантовых представлений позволило объяснить особенности
излучения нагретых тел, фотоэффект и ряд других эффектов, но линейчатые
спектры излучения нагретых разреженных газов не поддавались объяснению ни
в рамках классической теории, ни в представлении о фотонах.
    Закономерности таких спектров были хорошо изучены экспериментально,
более того, Ридберг и Ритц нашли эмпирическую закономерность,
позволяющую описать одной формулой все возможные длины волн
спектральных линий атома водорода:
                               1     1   1 
                                  R 2  2  ,                   (11.7)
                                   n   m 
где R – постоянная Ридберга; n = 1, 2, 3..; m = (n+1), (n+2), (n+3)…
     Модель атома Томсона, полагающая, что атом – это положительно
заряженный шар, в котором «плавают» электроны, не могла объяснить
линейчатые спектры, поскольку рассчитанные по ней частоты колебаний
электронов не отвечали (11.7).
     Проводя опыты по рассеянию α - частиц в тонких слоях вещества,
Резерфорд показал, что атом состоит из положительно заряженного ядра,
окруженного «облаком» электронов. Размеры ядра существенно меньше
размеров атома, но в нем сосредоточена практически вся масса атома. Это
так называемая «планетарная модель атома», подобная нашей Солнечной
системе.
     Атом Резерфорда с точки зрения классической физики был неустойчив,
поскольку вращающийся вокруг ядра электрон должен излучать
электромагнитную волну (как всякий заряд, движущийся с ускорением).
Уменьшение вследствие этого энергии электрона должно за время ~ 10-10 с
приводить к падению электрона на ядро, что противоречит хорошо известной
из опытов устойчивости атомов.
     В 1913 году Н. Бор объяснил загадку линейчатых спектров, основываясь на
резерфордовской модели атома, но введя постулаты, противоречащие
классическим представлениям.
     С классической точки зрения энергия электрона в атоме водорода при
вращении электрона по круговой орбите радиуса r в поле положительно
заряженного ядра равна:
                                  1      e2
                               W  m 
                                     2
                                                                  (11.8)
                                  2     4 0 r
где e, m,  соответственно заряд, масса и скорость электрона.
     При этом нормальное ускорение электрона создается за счет кулоновского
взаимодействия его с ядром:


                                                                    189